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TEMA XX ORGANIZACIÓN Y EVOLUCIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO
El sistema nervioso es un sistema de comunicación, tanto externa como interna. Recibe información del interior del organismo del ambiente. Esta información debe ser analizada e integrada. A continuación, elabora respuestas y las ejecuta. Regula y coordina las funciones de los organismos vivos.
Se encarga de asegurar las relaciones de intercambio. Para ello, tiene que recibir una información a la que de respuesta. Esta respuesta es control e información; Regula y coordina.
Para poder realizar estas funciones, debe cumplir una serie de características:
- Irritabilidad: Capacidad de recibir estímulos del medio interno o externo.
- Conducción: Capacidad de transmisión de señales desde y hacia los centros de integración central. Integración: Capacidad de análisis de la información del medio y generar una conducta apropiada a la misma (respuesta).
El sistema nervioso no es el único sistema de regulación e integración también lo es el sistema endocrino u hormonal. Las funciones de ambos sistemas son:
- Regular: Ajustar una variable para mantenerla siempre dentro de un rango.
- Integrar: Juntar partes o elementos.
Diferencias entre ambos:
SISTEMA NERVIOSO SISTEMA ENDOCRINO
Velocidad de acción Rápido (0.1 seg) Lento (segundos)
Tamaño del blanco
Alta precisión
(por su desarrollo espacial)
Puntos específicos
Precisión diluída
Órganos
Carácter de integración
Personal y activa, utilizable para realizar funciones de la vida superior.
Impersonal y flexible
con cierto carácter de
automatismo.
ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO
CONSTITUYENTES BÁSICOS
Neuronas: De formas y tamaños variados. Morfología:
- Cuerpo, soma o pericarion: Citoplasma con núcleo y orgánulos.
- Dendritas: Con citoplasma y soma. Axón: Formado por fibrillas y microtúbulos, tiene prolongaciones llamados terminales axónicos, que se ponen en contacto con las células.
Dendritas y soma son regiones de recepción de información. En ellas, se producen los impulsos. El axón es la zona de emisión de información.
CLASIFICACIÓN DE LAS NEURONAS
En función del número de prolongaciones:
Unipolares: Una prolongación: el axón, con regiones que funcionan como regiones de recepción (soma).
- Bipolares: Un axón y una dendrita que salen de lugares opuestos al soma.
- Multipolares: Un axón y muchas dendritas.
GLIA
Tienen potencial de membrana, pero no son excitables. Proporcionan sostén, protección y alimento a las neuronas. Tipos:
- Células de Schwann*: Zonas periféricas
- Oligodendrocitos*: Cerebro y espina dorsal Astrocitos: Forman parte del revestimiento de las neuronas y regulan los niveles de K+ en la neurona, importante para los neurotransmisores.
- Microglía: Acompañan a los nervios que corren a lo largo de los vasos sanguíneos.
*: Envueltas mielínicas axónicas.
La constitución del sistema nervioso es heterogénea, con estructuras particulares y arquitectura propia. Ej. El hombre tiene 16.000 millones de neuronas, con una función especial cada una.
La ley de la inmutabilidad dice que las neuronas carecen de poder de regeneración y modificación estructural. El número de neuronas no aumenta con la edad, sino que disminuye.
Las células gliales sí pueden multiplicarse, y parece ser que podrían generar respuestas. Si esto fuera cierto, como son totipotentes y regenerables, podrían hacerse transplantes.
TIPOS DE ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO
En algunos invertebrados. Las neuronas están distribuidas al azar, con relaciones sinápticas recíprocas, ya que no hay organización. Cnidarios, ctenóforos.
En equinodermos hay un SN pentamérico, luego organizado. Formado por 5 radios y una cuerda anular.
La tendencia a la cefalización y a la metamerización aparece en platelmintos, donde hay ganglios unidos mediante nervios transversales llamados comisuras. Son organismos con simetría bilateral.
En anélidos, ambos cordones se fusionan: Los ganglios, envueltos por una cápsula de tejido conjuntivo, están formados por neuronas. Los ganglios están en el exterior del ganglio, y el núcleo (neuropilo) está ocupado por los axones.
En moluscos, la cefalización está muy desarrollada.
El hombre tiene el SN más complejo. En vertebrados hay una tendencia a la concentración del SN en la zona anterior del animal y a formar ganglios cerebroides compactos: Cefalización. Hay también tendencia a la segmentación.
VERTEBRADOS Y HOMBRE
Las diferencias de potencial se miden únicamente a nivel de membrana, ya que la membrana actúa como un condensador. Aniones y cationes van a formar una lámina a ambos lados de la membrana, haciendo que la carga sea distinta a ambos lados:
- Interior: Carga negativa.
- Exterior: Carga positiva.
Siempre que la célula esté en estado de reposo.
Cuando las cargas se mueven, hablamos de corriente eléctrica, pero cuando hablamos de la separación espacial de las cargas en la membrana, hablamos de voltaje o diferencia de potencial de membrana.
Este potencial de membrana se denomina Vm. Si medimos el potencial de membrana a ambos lados de la membrana, nos daría cero, porque son líquidos neutros.
Si no hay estimulación (carga negativa en el interior y positiva en el exterior), estamos en un potencial de reposo: Vrep. Se mide en mV. Va desde −50 mV. a 100 mV. Este potencial de reposo se debe a:
- Los desequilibrios iónicos que se producen
- La diferente permeabilidad de la membrana a los distintos iones.
Cuando hay un impulso, pueden ocurrir dos cosas:
Que se eliminen cargas positivas del interior y pasen al exterior: La célula se hiperpolariza (el interior se hace más negativo).
Que se añadan cargas positivas al interior: La membrana se despolariza. Inicio del potencial de acción.
Los desequilibrios iónicos producen cambios en el potencial de membrana. En el interior de la célula hay más K+ que en el exterior. En las neuronas:
− Na+intracelular:15 mMol Na+extracelular: 150 mMol
− Cl−intracelular: 10 mMol Cl−extracelular: 125 mMol
− K+intracelular: 150 mMol K+extracelular: 5 mMol
− A−intracelular: 270 mMol A−extracelular: 0 mMol.
− Otros iones: Mg2+, Ca2+, HCO3−, PO42−. A representa iones con carga negativa de alto peso molecular como el isocianato.
POTENCIAL DE REPOSO
El K+ es el ión más importante en el mantenimiento del potencial de reposo.
¿Por qué se producen estos desequilibrios? Dado que [K+]ext " [K+]int, y que la membrana es totalmente permeable al K+, se tiende a equilibrar la concentración de K+ (tendencia al equilibrio). El K+ sale al líquido extracelular, produciendo un desequilibrio eléctrico, ya que este líquido es neutro. Este desequilibrio produce que las grandes moléculas cargadas negativamente tiendan a salir, pero la membrana no es permeable para ellas, así que quedan adheridas a la cara interna de la membrana. Esto crea un gradiente eléctrico en la membrana que hace que el K+ tienda a entrar. Pero, como la entrada es en contra de gradiente de
concentración, no logra entrar. No entra porque el gradiente de concentración es mayor que el eléctrico.
¿De dónde proceden los desequilibrios iónicos? La distinta distribución de iones a ambos lados de la membrana se debe al equilibrio Donan; Tendencia al reflujo de K+:
Partimos de concentraciones iguales de KCl a ambos lados de la membrana, y por tanto, el equilibrio es químico y eléctrico.
Añadimos una sal orgánica grande a la que la membrana es impermeable: Se produce un desequilibrio de concentraciones, por lo que el interior se diluye, pero el equilibrio eléctrico se mantiene. Sale algo de K+ a favor de gradiente de concentración, y Cl− para mantener la neutralidad eléctrica.
Pero el agua no puede pasar indefinidamente en una célula animal, porque hemoliza; se rompe. La solución a este desequilibrio de concentraciones es la entrada de Na+, ya que los animales pueden obtener Na+, bien del mar (acuáticos) o del medio interno. El Na+ equilibra las cargas, sin modificar el equil ibro eléctrico.
Esta situación continúa hasta que se alcanza el equilibrio definido por:
[K+] ext =___[Cl−] ext.
[K+] int [Cl−] int
Ecuación de Nerst:
Predice que el diferente potencial de membrana se debe a un ión. Predice el voltaje que se desarrollará a través de una membrana permeable; en principio, con una única especie iónica, cuando las concentraciones no son iguales a ambos lados y el sistema está en equilibrio:
Eión = RT · Log [ión]ext R=Nº de Reynolds, T=Tº absoluta
ZF [ión]int F=Cte de Faraday, Z=Valencia del ión.
Ejemplo: K+ 58 · Log [K+]ext = −75 mV
[K+]int
BASES IÓNICAS DEL POTENCIAL DE REPOSO
Los potenciales eléctricos celulares se deben a:
- La distribución iónica asimétrica a ambos lados de la membrana, en particular del K+. La desigual permeabilidad de la membrana a los iones: Permeable al K+ y ligeramente permeable al Na+.
Aplicando la ecuación de Nerst, podemos asegurar que es el K+ el ión responsable del potencial de reposo. EK+ = −75 mV. Pero si ponemos un electrodo, nos mide −70 mV. ¿A qué se debe esto? Al Na+. ENa+ = + mV. ¿Cuál es la importancia del Na+?
Bomba Na+ − K+
La entrada del Na+ está facilitada por el gradiente de concentración y el gradiente eléctrico. Entra poco a poco, haciendo variar el potencial de membrana, que se hace menos negativo. Si este sistema se mantiene, se
potencial precedente. Su amplitud no decrece con la distancia, al avanzar por la fibra nerviosa. El potencial de acción se regenera en cada segmento; los impulsos nerviosos pueden transportar información a grandes distancias, pues no sufren ni variación ni atenuación en su señal.
BASES IÓNICAS DEL POTENCIAL DE ACCIÓN. MODELO DE HODGKING Y HUXLEY
Tanto el gradiente de concentración como el gradiente eléctrico impulsan Na+ al interior ( baja permeabilidad ).
Cuando llega un estímulo, cambia la permeabilidad; se hace más permeable al Na+ e impermeable al K+.
Domina el potencial eléctrico del Na+ sobre el potencial del K+, que es quien domina en el potencial de reposo. Aplicando la ecuación de Nerst, Vm = +55 mV.
El potencial eléctrico aumenta hasta antes de llegar al potencial del Na+ (555 mV) y vuelve a cambiar la permeabilidad de la membrana, y el potencial del K+ toma el mando, y la tendencia es a alcanzarlo.
La membrana se impermeabiliza al Na+ y se hace permeable al K+.
El potencial de membrana puede cambiar desde ENa+ hasta EK+, variando la permeabilidad relativa al Na+ y al K+ sin gasto de energía. Así, el Vm puede variar entre −75 y +55.
El número de iones que intervienen, tanto de Na+ como de K+, es mínimo.
CAMBIO DE PERMEABILIDAD Y POTENCIAL DE ACCIÓN
Los canales por donde pasan el Na+ y el K+ son diferentes. El cambio de permeabilidad al K+ se debe a que dichos canales se cierran y permanecen abiertos los del Na+.
En la repolarización, los canales del Na+ se cierran totalmente y se abren del todo los del K+.
El TTX (tetrodotoxina) es una sustancia inhibidora de los canales de Na+. Se encuentra en los ovarios del pez soplador. En Japón se come crudo.
El TEA (tetraetilamonio) bloquea selectivamente los canales del K+.
Estos canales se abren y se cierran por unas moléculas compuerta.
El periodo refractario se produce porque, una vez que se abren unas moléculas compuerta, se cierran otras:
- Se inactivan los canales del Na+ que impide la entrada de Na+ a la célula, aunque haya estímulo.
- En la fase descendiente, la permeabilidad al K+ es mucho mayor que la permeabilidad al Na+.
Por tanto, una despolarización sólo puede producirse cuando se está en estado de reposo.
FIBRAS MIELINIZADAS
En las fibras mielinizadas, el impulso no es contínuo, y se habla de corrientes saltatorias. El impulso se produce de nódulo de Ranvier en nódulo de Ranvier. Así, se incrementa la velocidad de transmisión nerviosa y se ahorra energía.
SEÑALES NERVIOSAS
Hay dos tipos:
- Potencial de acción Potenciales locales: Son potenciales de membrana dependientes exclusivamente de las propiedades eléctricas pasivas de la célula.
Un potencial de acción se diferencia de un potencial local en:
Los pulsos de corriente que despolarizan la célula, en ningún momento deben alcanzar el potencial umbral, porque sino, se desarrollaría el potencial de acción.
Al dar un pulso de corriente pequeño, se genera un potencial de membrana con las siguientes propiedades:
· Son graduados. Si aumentamos la amplitud del voltaje, aumenta el estímulo.
· Son sumables. En la estimulación repetida de una fibra se produce un potencial equivalente a la suma de los potenciales.
· Se conducen con decrecimiento. Cubren distancias cortas, de 1 ó 2 mm. No se pierden, porque se suman hasta alcanzar el umbra.
· Son fundamentales en los procesos de integración en las células nerviosas y en la iniciación de señales nerviosas.
· Se generan en zonas específicas de las células.
NOMENCLATURA DE LOS POTENCIALES LOCALES
Se les nombra en función del mecanismo responsable del cambio localizado del potencial de membrana:
CAMBIO DE POTENCIAL DESIGNACIÓN DEL POTENCIAL LOCAL
− Producido por paso de corriente
a tavés de un electrodo.! Potencial electrónico.
− Producido por transmisores
químicos en sinapsis! Sinapsis química:
− Potencial sináptico excitador: PEPS. Es un potencial excitador postsináptico.
− Potencial sináptico inhibidor: PIPS. Es un potencial inhibidor postsináptico.
− Potencial de placa terminal: PTT. Sólo se da en motoneuronas (las que van a músculo, sin sinapsis intermedias).
Sinapsis eléctrica:
− Potencial de acoplamiento
- Botón terminal o sináptico: Ligera prominencia del terminal axónico de la neurona presináptica. Espacio intersináptico o hendidura: Espacio extracelular que separa las 2 neuronas e impide la propagación directa del impulso nervioso. Formado por material glicoproteico.
Membrana postsináptica. Normalmente de dendrita o soma, aunque en algunas ocasiones puede ser de otro botón sináptico
TRANSMISIÓN SINÁPTICA (examen)
Cuando el potencial de acción llega al botón sináptico, la membrana presináptica se despolariza y se permite la entrada de Ca2+, gracias al gradiente de concentración y eléctroco. Este Ca2+ induce la salida de los neurotransmisores de las vesículas sinápticas mediante la fusión de las vesículas a la membrana presináptica y exocitosis de su contenido.
Estos neurotransmisores difunden a través de la hendidura y se unen a receptores específicos de naturaleza proteica que se encuentran situados en la membrana postsináptica.
Esta unión dura muy poco tiempo. El complejo neurotransmisor−receptor promueve la apertura específica de canales iónicos en esta membrana. Entran diferentes iones en función del neurotransmisor que participe en la sinapsis.
Si la sinapsis es de tipo inhibitoria, los canales que se van a abrir son específicos para la entrada de Cl− o salida de K+. Esto hace que no se despolarice la membrana sino que se hiperpolarice, por lo que la transmisión del potencial de acción se inhibe.
Si la sinapsis es excitatoria, se abren los canales para el Na+, por lo que se despolariza la membrana, a nivel del inicio del cono axonal.
Tanto la despolarización como la hiperpolarización ocurren a nivel del cono axonal, porque en él el potencial umbral es más bajo.
Una única sinapsis no consigue alcanzar el potencial umbral. Se requieren varias sinapsis excitatorias para provocar un potencial de acción. Son potenciales locales, ya que se suman para alcanzar el potencial umbral. La forma de sumarse puede ser:
Espacial: Se suman potenciales infraumbrales originados por varios botones estimulados al mismo tiempo.
Temporal: Se suman potenciales infraumbrales originados en diferentes momentos (difieren en milisegundos), que se suman.
CARACTERÍSTICAS DE LAS SINAPSIS INHIBITORIAS
Son muy importantes en la integración de la información. Están implicadas en procesos de selección del aluvión de información periférica que recibe el organismo.
Hay dos tipos de sinapsis inhibitorias:
- Inhibición postsináptica. Intervienen sólo 2 neuronas. Características:
· Se modifica el estado de excitabilidad de la membrana postsináptica.
· Se incrementa la permeabilidd al K+, por lo que la membrana postsináptica se hiperpolariza.
· Efecto breve: 20 mseg.
· Son de tipo axón−dendrita o axón−soma.
· Su función es regular la excitabilidad.
- Inhibición presináptica. Intervienen 3 neuronas. Características:
· La primera sinapsis es botón−axón. El axón 1 hace que se reduzca mucho el potencial de acción, porque no utiliza sus propios neurotransmisores, sino que utiliza los que han entrado en la sinapsis 2−1,
· Cuando entran en el soma del axón 3, los neurotransmisores están muy poco concentrados, por lo que la despolarización que se produce es mínima.
· Ambas sinapsis son excitatorias, pero no se produce la señal excitatoria esperada; hay una reducción de otencial de acción; no hiperpolarización como en las inhibiciones normales.
Primer registro Segundo registro
V. membrana postsináptica (3) no varía PEPS disminuye, ya que disminuye la liberación de sustancias. Transmisores en el terminal de sinapsis excitatoria 2−1*
NEUROTRANSMISORES Y NEUROPÉPTIDOS
Son sustancias químicas de origen neuronal que se liberan en la sinapsis y cuya acción se limita especialmente a la membrana postsináptica.
Una neurona libera un determinado transmisor si tiene el equipo enzimático para su síntesis.
Cumple el principio de Dale : Cada neurona libera un único neurotransmisor en todos sus terminales sinápticos, excepto en algunos invertebrados ( Aplysia ), se han descrito neurotransmisores en neuronas individuales.
La síntesis sucede a nivel del soma y del pie terminal de la neurona (hay flujo entre ambos), pero en el pie, los niveles de concentración se mantienen constantes.
NEURONAS COLINÉRGICAS
Son neuronas que liberan acetilcolina en la sinapsis química. Además de la maquinaria enzimática, tienen precursores, que son la acetilcolina y la colina.
Cuando llega el Ca2+ a la vesícula presináptica, las vesículas se unen a la membrana presináptica, se liberan y van a parar a los receptores específicos de la membrana postsináptica. Luego, una vez que el neurotransmisor ha actuado, se degrada o se reutiliza (en parte).
La acetilcolinesterasa rompe la acetilcolina. El grupo acetil se degrada y la colina se reutiliza (vuelve mediante transporte activo, con gasto de ATP) a la membrana postsináptica.
NEURONAS ADRENÉRGICAS
Liberan noradrenalina. Los precursores son la tirosina, la dopa y la dopamina. Todos sirven para la síntesis de noradrenalina.
− Se localizan en sinapsis neuromusculares y preganglionares del SNA
· Muscarínicos (Ach R muscarínicos)
− Insensibles a nicotina
− Respuesta prolongada
− Pueden ser excitatorios o inhibitorios
− Se localizan en el músculo cardíaco, liso y glándulas exocrinas.
- Receptores adrenérgicos. Distinguimos:
− Excitados por noradrenalina (principalmente) y adrenalina
− Producen contracción del músculo liso, del sistema vascular, de la vejiga urinaria, ano y bazo.
−! [Ca2+] intracelular, responsable de la contracción muscular.
·
− Excitados principalmente por adrenalina
− Se localizan en:
· Corazón:! ritmo cardiaco
· Intestino:! motilidad
· Vasos sanguíneos: Sobre todo en los que irrigan el músculo esquelético y cardiaco. Producen dilatación.
− Acción mediada por la activación de la adenilato ciclasa: ATP! cAMP
RESUMEN: TRANSMISIÓN SINÁPTICA
Es unidireccional, debido a la disposición anatómica.
Se produce retraso sináptico debido a que requiere un tiempo mínimo para que la excitación presináptica alcance a la postsináptica (t = 0.5 mseg.)
Se puede producir fatiga sináptica ante una estimulación continuada y repetida. La sinapsis deja de transmitir debido al agotamiento del neurotransmisor. Es un mecanismo protector ante un exceso de excitabilidad neuronal.
Presentan plasticidad sináptica capacidad de modificación de la función neuronal como resultado de la utilización de una determinada vía o flujo de sinapsis. Ej. La memoria, separado de los reflejos, el aprendizaje o la adquisición de las habilidades motoras.
SINAPSIS ELÉCTRICAS
Son sinapsis especiales, en las que la membrana presináptica y la postsináptica están prácticamente unidas. Son uniones de tipo íntimo, que permiten que la despolarización pase de una célula a otra sin que haya intermediarios.
No hay retraso, porque hay continuidad; la velocidad del estímulo es mucho mayor que en las sinapsis químicas. Además, también hay un alto grado de seguridad de transmisión porque, al estar en contacto íntimo, no hay pérdida del potencial de acción.
TEMA XXII FISIOLOGÍA SENSORIAL
Los órganos de los sentidos proporcionan información a los animales principalmente, aunque las plantas también reciben información del exterior y desencadenan respuestas.
Información ext.! Órganos de los sentidos! SN
(Canales de comunicación)
La recepción sensorial se inicia en las células receptoras (receptores). Son células muy especializadas en la percepción de estímulos. Ej. La luz. A =650−700 nm. se ve rojo. A otra se ve de otro color de luz. El sabor: Dependiendo de la molécula que llegue y de las células que estimule, el sabor será uno u otro.
Las sensaciones son fenómenos subjetivos, generados por el SN mediante mecanismos físicos o químicos que no son inherentes a la fuerza del estímulo en sí mismo (para gustos, colores).
CLASIFICACIÓN DE LOS SENTIDOS
Lo de vista, oído, olfato, gusto y tacto ya no vale:
Enterorreceptores
Propiorreceptores Receptores químicos y térmicos
(de posición muscular y articulación) (int, etc.)
Clasificación general:
TIPO DE RECEPTOR EJEMPLO ESTÍMULO Y EFECTOR
Mecanorreceptores • Tactiles!
· Huso muscular!
· Órg. de Golgi!
(tendones)
Laberinto del oído de vertebrados
· Sáculo y utrículo!
· Canales semicirculares!
Tacto, presión.
Movimiento y posición del cuerpo.
Detecta la contracción muscular
Alargamiento del tendón.
Gravedad, aceleración lineal
Aceleración angular
Ondas de presión (sonido)
- Llegada de estímulos a la membrana de la célula receptora. Se produce la activación de una molécula de la membrana de la célula receptora (cambio de conformación de alguna proteína).
Se produce inmediatamente la cascada enzimática que conlleva la amplificación de esa señal. Cada reacción de la cascada produce más moléculas: 1! 10! 1000.
- Se abren (despolarización) o cierran (hiperpolarización) los canales iónicos.
- Se establece una corriente iónica a través de la membrana Se produce un cambio en el potencial de la membrana de la célula receptora. El potencial que se produce es un potencial generado o receptor (potencial local graduado)
Posible generación de un impulso nervioso, si el potencial local alcanza el umbral se generará el impulso nervioso.
GENERACIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO EN LOS RECEPTORES
GENERACIÓN DE POTENCIALES RECEPTORES
Se trata de potenciales locales.
− QUIMIORRECEPTORES (en papilas gustativas)
La molécula estimulante debe ser reconocida por la molécula receptora situada en la membrana de la célula receptora. Se unen y activan sobre las moléculas compuerta. Se desplaza la molécula compuerta y queda libre el canal; se permite la entrada de iones positivos (normalmente Na+).
− MECANORRECEPTORES
La molécula compuerta está cerrada. Cuando se produce una distensión de la membrana, aumenta el tamaño del canal, penetrando el flujo iónico. Se estira la membrana, se desplaza la molécula compuerta y quedan abiertos los canales y entran iones con carga positiva (Na+); se produce un cambio del potencial de reposo.
− FOTORRECEPTORES (de vertebrados)
El flujo iónico ocurre cuando no hay estímulo luminoso (la membrana está despolarizada cuando no hay estímulo; en la oscuridad). El fotón llega al disco de membrana y se une al receptor que está en el disco de membrana, bloqueando el flujo por el desplazamiento de las moléculas compuerta.
Ejemplo de quimiorreceptor. Mecanismos moleculares del proceso de transducción:
- La molécula química se une específicamente al quimiorreceptor de membrana.
- El complejo estimula la proteína G, que se combina con una molécula de GTP, desplazando? al GDP.
- La proteína G se disocia y una de sus subunidades activa la adenilato ciclasa, que produce cAMP.
- El cAMP (el segundo mensajero) se une a los canales de Na+, abriéndolos. Entra el Na+ a la célula.
¿DÓNDE SE GENERA EL POTENCIAL DE ACCIÓN?
El estímulo llega a una parte receptora y se genera un cambio en el potencial de membrana (potencial local). Los diferentes potenciales locales se sumarán en el receptor (soma) y en el cono axónico se produce la zona iniciadora del impulso. Se produce un primer potencial de acción.
Otras veces, la célula receptora también tiene la zona sensorial (donde recibe el estímulo). Pero no es necesario que llegue al cuerpo para que se generen los potenciales locales; hay una zona previa infraumbral donde no se genera el potencial de acción.
La célula receptora no puede generar impulsos nerviosos. Percibe estímulos, modifica el potencial de membrana y produce un potencial local que libera neurotransmisores que van a un espacio intermembrana y modifican el potencial de membrana de otra célula, en cuyo cono axonal se producirán los potenciales de acción.
CONVERSIÓN DE POTENCIALES RECEPTORES EN IMPULSOS NERVIOSOS
Para que la información sensorial (corriente del receptor no regenerativa) pueda propagarse a través de la célula receptora, en ésta se inicia el potencial de acción en la zona iniciadora de impulsos.
En otros receptores nada tienen que ver los elementos sensoriales, que estarán separados por una sinapsis química de la zona iniciadora de impulsos.
CODIFICACIÓN DE LA INTENSIDAD
Los potenciales de acción individuales, originados en distintos órganos, son identificados por el SNC gracias a la especificidad anatómica con que las neuronas sensoriales conectan con los centros superiores del cerebro (circuitos de conexión).
La información transportada por una sola fibra nerviosa puede ser codificada por la frecuencia de impulsos.
Cuando la frecuencia de impulsos es alta (se repiten mucho en un tiempo corto), representa normalmente un estímulo fuerte. Cuando la frecuencia de impulsos es reducida (si el potencial de acción no se repite mucho), hay disminución en la intensidad del impulso.
Si la intensidad del estímulo aumenta, aumentan las corrientes iónicas, y aumenta el potencial de acción (y viceversa). Ej. Si aumentamos la presión ejercida, aumenta la intensidad del estímulo, aumentan los potenciales locales que sobrepasarán el potencial umbral y se produce el potencial de acción.
¿HASTA DÓNDE AUMENTA LA FRECUENCIA DEL IMPULSO NERVIOSO? Relación entre intensidad de estímulo y frecuencia de impulso:
Si el sistema sensorial fuese ideal, transmitiría cualquier estímulo. Pero debe seleccionar los estímulos, por lo que hay factores que limitan la respuesta ante estos estímulos. Son 3 factores los que limitan la respuesta máxima de un receptor a estímulos fuertes:
Existencia de un número finito de canales de corriente del receptor, que supone un límite máximo a la corriente del receptor que puede fluir en respuesta a un estímulo intenso.
El potencial receptor no sobrepasará el potencial de acción (no todos los potenciales receptores sobrepasarán el potencial umbral, ya que se suman).
La frecuencia de impulsos en los axones sensoriales están limitados por los periodos refractarios posteriores a cada impulso.
La respuesta ante un rango de intensidades no será continuada, habrá estímulos que no produzcan respuesta, ya que habrá saturación. El rango de intensidades en el que un receptor puede responder sin saturación es el rango dinámico.
Frecuencia
de impulsos
Rango Saturación
QUIMIORRECEPCIÓN
Es la sensibilidad de las células receptoras a moléculas específicas, que dan respuestas específicas a mensajes químicos y que tienen capacidad de detectar sustancias en su medio.
Clasificación de los quimiorreceptores:
QUIMIORRECEPTORES INTERNOS.
En los cuerpos aórticos y carótidos. Hay osmorreceptores en el hipotálamo y quimiorreceptores en la pared intestinal.
QUIMIORRECEPTORES EXTERNOS.
Detectan sustancias químicas del medio. Se clasifican en 3 grupos:
Quimiorreceptores superficiales. Están dispersos por la superficie de la piel. Tienen poca capacidad sensible y poca capacidad de discriminación. (respuesta metabólica en tejidos). Ej. Picor al tocar una ortiga.
Quimiorreceptores gustativos o de contacto. Se localizan en la boca y están asociados a respuestas alimenticias. Dan lugar al sentido del gusto. Se localizan especialmente en la lengua.
Quimiorreceptores olfatorios o de lejanía. Detectan moléculas suspendidas en el aire que se encuentran a distancia. Olfato. Se localizan en las fosas nasales.
IMPORTANCIA DE LOS SENTIDOS QUÍMICOS
Intervienen en:
- La localización de alimentos (respuestas alimentarias)
- La localización de agentes nocivos y depredadores (respuestas defensivas) La localización y reconocimiento de la pareja, regulación del comportamiento reproductor y actividad sexual
- Establecimiento de relaciones de parasitismo y comensalismo
- Comunicación inter e intraespecífica: feromonas:
· Feromonas señalizantes: Atrayentes sexuales, de alarma, de limitación del territorio
· Feromonas iniciadoras: Producen cambios fisiológicos de la actividad metabólica. Ej. Feromona producida por las glándulas submandibulares de la abeja reina inhibe el desarrollo ovárico de las abejas obreras.
GUSTO: QUIMIORRECEPTOR DE CONTACTO
Las células receptoras gustativas son células sensibles a materiales alimenticios. En invertebrados están situadas en cualquier parte de la superficie corporal; Antenas de caracoles, tentáculos del pulpo... En vertebrados están localizados en la cavidad bucal.
Los quimiorreceptores del gusto se localizan en la lengua, pero también en la faringe. Las células receptoras son sensibles a diversas sustancias:
- Sustancias dulces: Zona anterior de la lengua.
- Sustancias saladas: Zona anterior de la lengua.
- Sustancias ácidas: Zonas laterales de la lengua.
- Sustancias amargas: Zona posterior de la lengua.
BOTONES GUSTATIVOS
Un botón gustativo está formado por diversos tipos de células:
- Células gustativas (células receptoras, sensitivas).
- Células de sostén (agrupadas como en gajos de naranja) Células basales o epiteliales, que pueden diferenciarse en células gustativas y no superan los 10 días de vida.
Las células receptoras poseen 4 vellosidades (parecido a un enterocito) que se ponen en contacto con la sustancia. Es en la membrana de las células donde se produce el cambio de potencial. Cada célula receptora está inervada por una o varias fibras nerviosas que generarán en su membrana un potencial receptor, pero necesitan que se produzca una sinapsis para generar un potencial de acción.
Los botones gustativos se sitúan en la superficie de la lengua, preferentemente. En la mucosa de la lengua aparecen unos abultamientos denominados papilas gustativas que se clasifican en:
- Circunvaladas
- Foliadas
- Fungiformes
- Filiformes
Los estímulos gustativos son 4: Dulce, salado, amargo y ácido. La sustancia que estimula a la célula receptora es:
- En el caso del sabor ácido, los H+. En el caso del sabor salado, los iones Na+ y Cl− (cuando las sales llevan otro catión producen un sabor mixto, entre salado y amargo).
- En el caso del sabor dulce, compuestos orgánicos como glucosa, fructosa, etc.
- En el caso del sabor amargo, sustancias de cadena larga como los alcaloides (café, morfina, tabaco...)
Nota: La nicotina protege contra el Alzheimer y el Parkinson.
EL COMPONENTE EMOCIONAL
El componente emocional son las preferencias que cada individuo tiene por las distintas sustancias. Parece ser que están relacionadas con las necesidades fisiológicas del organismo; Nos apetece tomar azúcar si en sangre hay niveles bajos de glucosa. Esto se ha comprobado en laboratorio en experimentos con insulina y glucosa. También ocurre con lo salado. Por ello, el gusto participa en la homeostasia.
Hay una respuesta a la concentración de las sustancias; Cuanto más dulce tomamos, mayor sensación de placer tenemos, pero hay otras sustancias que, al aumentar la concentración, la sensación pasa de ser agradable a ser desagradable; estas sustancias son saladas, ácidas o amargas.
El sabor está controlado por la corteza cerebral (parte somatosensorial), pero hay otras vías que llevan la información a otras partes del SNC; el sistema límbico. Por ello, en el sabor influyen procesos afectivos y de memoria (relacionamos cirtos sabores a ciertas sensaciones).
EL OLFATO
